Intel Panther Lake 處理器。
在看完 Intel 這次針對 Panther Lake 處理器的整體架構介紹，在這篇文章中就來看 Intel 這次兩款新的處理核心：Cougar Cove（P-Core 效能核心）以及 Darkmont（E-Core 效率核心），以及混合上述兩者的架構設計以及軟體資源調度等設計。
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這部分由 Intel CPU 主要架構工程師兼 Intel 院士 Stephen Robinson 所主講，不過同樣的因為 Intel 這次的保密協定，所以這部分的內容還是以 Intel 所提供的簡報內容為主。
在這個部分將會針對這次 Panther Lake 處理器架構的四大部分：18A 製程的電路設計、怎麼兼顧功耗與效能、P-Core 與 E-Core 的微架構、整體 SOC 在運算時的功耗效能平衡設計進行介紹。
這次 Panther Lake 處理器可說是從核心 IP 設計到作業系統面都進行了最佳化設計，包括了核心 IP、SOC 架構、工作負載排程、作業系統端的電源管理等等。
首先來看核心 IP 設計部分。
這次 Panther Lake 持續沿用這幾年 Intel 的混合核心配置，以 P-Core 效能核心（主攻單核效能）、E-Core 效率核心（主攻多核效能）以及 LP E-Core 低功耗效率核心（ 主攻能源效率）組成。
這張簡報可以看出這幾年 Intel 在混合架構上的配置演進，也可看出 Intel 在混合架構的運作思維，因應不同的產品目標也在不停地調整中，像是在 2024 年就因應不同的產品需求，以相同的核心組合成不同的產品（Arrow Lake 處理器跟 Lunar Lake 處理器），在封裝設計上也有所不同。
在這次 Panther Lake 處理器的基礎核心部分，就是以目前 Intel 最新的 18A 製程所製作，在電晶體密度、供電設計、訊號傳遞上都有更新的設計，這部分可以參考第一天晚上所簡報的內容，Stephen Robinson 表示，這次 18A 的 Power Via 背部供電設計，讓整個電路的設計完全不同，在電源供應端因為跟訊號線路隔離，所以有了更好的電源供應設計，也減少了電源供應的損耗，相對的也讓電源的需求降低（功耗降低），電路的設計密度也提升。
不過這樣的做法也不是沒有缺點，在過往因為電源線路跟訊號線路混合的設計，訊號線路受到電源線路的保護，受到干擾的狀況比較少，可以用較高的時脈運作，但是現在訊號線路與電源線路分離，相對的就要在抗干擾部分做出額外的設計，像是間隔較大的佈線配置等等，不過 Stephen Robinson 表示這並不算是太大的問題。
接著來看實際核心的設計，首先來看 Cougar Cove，也就是新的 P-Core 效率核心的部分，基本上這次 Cougar Cove 的設計大致以先前 Arrow Lake／Lunar Lake 中的 Lion Cove 為基礎，但是透過導入 18A 製程，讓整體的電路密度擴大，這也讓架構設計師可以放進去一些加速效率的新設計，像是可加速快取處理的 TLB 設計、更大的 L3 快取（跟 E-Core 叢集共用）等等。
另外在 Cougar Cove 本身也加入了 記憶體消歧（Memory Dismbiguation）以及改進版本的分支預測架構等，增加核心本身的 IPC 效能，並且透過更新的底層演算法以及多級預測器來減少延遲。
在分支預測單元部分也採用更新設計，在原有 Lunar Lake 的 novel BPU scheme 上提高正確率，增加結構容量來減少延遲，另外在電源效率部分也進一步的改善。
接著是 E-Core Darkmont 的部分，跟 Cougar Cove 相同，Darkmont 也是由前一代 Skymont 基礎上，透過18A 製程的優勢改良而來。
透過底層演算法跟分支預測的改進，提升了 Darkmont 在 Nanocode 編解碼上的效能，同時節省了晶片面積、使用頻寬、減少延遲。另外 Darkmont 也跟 Cougar Cove 一樣加入了記憶體消歧以及改進分支預測等設計，提高核心本身效能。
所以接下來就來看組合後的結果，跟 Arrow Lake-H 處理器以及 Lunar Lake 處理器相比，Panther Lake 處理器在單核心效能部分，在同樣的效能設定下功耗節省了 40% 以上，而在接近的功耗設定下則是要多出 10% 的效能表現。
至於在多核心效能部分，在接近的功耗設定下，Panther Lake 處理器比起 Lunar Lake 處理器要高出 50% 以上的多核心效能，而跟 Arrow Lake-H 處理器相比， 在同樣的效能設定下，Panther Lake 處理器所需要的功耗減低了 30% 以上。
接著談到混合核心架構的設計部分。
從這張圖可以看出 4P+4E 的 Panther Lake 處理器主要是要來接替 Lunar Lake 處理器的角色，這邊的核心配置比較接近，P-Core 跟 E-Core 為在同樣的 Compute Tile 當中，在同樣的 Ring 上，採用共享的 L3 快取記憶體。而 4P+8E+4LP-E 的設計則是接近 Arrow Lake-H 處理器的定位，但是在核心配置上，則是跟 Arrow Lake-H 處理器的 6P+8E+2LP-E 配置不同，減少了 2 組 P-Core 改為 2 組 LP E-Core，並且將 LP E-Core 移至 Compute Tile 中，增加整體多核心的算力，並且以叢集的方式進行配置。
在快取跟記憶體次系統的部分，這次 Panther Lake 處理器讓 E-Core 也能存取 Compute Tile 裡面的 L3 快取，這也讓 E-Core 可以以更高的時脈運作，最高可以來到 3.5 GHz，代表說就可以用 E-Core 執行更多的工作負載，在性能提高的同時降低延遲以及所需功耗。另外 LP E-Core 具備了更大的 L2 快取，為 Meteor Lake／Arrow Lake 處理器的一倍，並且透過 Memory-side 快取，提高頻寬與降低延遲以及電力需求。
接著由 Intel 客戶運算事業群效能與能耗優化院士 Rajshree Chabukswar 上台講述這次 Panther Lake 處理器在電源管理跟任務排程部分的設計。包括核心調度、電源管理系統最佳化以及平台軟體最佳化等等。
這次 Intel 在 Panther Lake 處理器上仍然採用由 Alder Lake 處理器發展而來的 Thread Director 技術，作為引導作業系統進行工作分配的基礎，像是哪一種情形需要使用性能最好的核心，哪一種情形需要使用電源效率最好的核心等等，不過 Rajshree Chabukswar 表示最終仍然是由作業系統的排程器 Scheduler 來決定分配。
從上面的圖可以看出，基本上整個架構分為三層：核心、Intel Thread Director 以及作業系統的排程器，核心會提供給 Thread Director 各個核心的分級，以及目前各個核心運作狀態的遙測數據，而根據這些數據， Thread Director 會形成一個會動態更新、具備每個核心電源效率以及效能表現的硬體回饋介面表（HFI），提供給作業系統的排程器來讀取，讓作業系統可以依照負載以及電源模式需要選擇調用哪個核心。
雖然說這個設計從 Arrow Lake 處理器就具備，但是隨著不同處理器世代的微架構改進，例如所帶來的 IPC 效能提升，讓 Intel 也持續針對 Thread Director 的分類模型進行更新，Rajshree Chabukswar 也表示應對了 Panther Lake 處理器效能的提升，Intel 在內部也進行了大量的工作，包括針對分類模型進行重新訓練，在核心端的遙測數據也加以更新等等。
接著這張投影片可以看到從 Raptor Lake 到 Panther Lake 處理器以來，不同核心配置所帶來的 Thread Director 核心排程改變，Rajshree Chabukswar 也在接下來的簡報中以實際上不同程式的執行狀態，來顯示 Panther Lake 處理器核心負載分配的情形：
在重視在電源效率的微軟 Teams 視訊會議（含效果包）中，大部分都使用 LP E-Core 進行處理、E-Core 跟 P-Core 基本上都是在休息狀態。
而在具備電源效率以及混合運算，運用微軟 Office 應用軟體的 UL Procyon 辦公室生產力效能測試中，可以可以看到會依照負載作業的不同，在 LP E-Core 跟 P-Core 間進行切換，作業系統排程器在判斷到需要更高的單核心效能需求時（Office 相關應用），就會立刻將工作負載由 LP E-Core 直接拉到 P-Core。
在全核心效能需求的 Cinebench 2024 多核心運算中，可以看到幾乎是全部核心都進行運作狀態，可以看到在 Cinebench 2024 效能測試初期的設定過程中，主要仍由單一 LP E-Core 進行處理，但是在正式進入效能測試階段後，幾乎是所有核心都進入全時脈運作階段。
接著看 GPU 瓶頸的遊戲效能表現部分，在這邊是以 DirectX12 的遊戲《控制》作為範例。
在原本的基礎 Thread Director 設計下，以使用 AC 電源的狀態時，可以看到在遊戲執行上主要會是透過兩個 P-Core 來進行，提供遊戲效能表現，而若是有多的平行運算需求，則是會透過 E-Core 來提供這部分的效能，但是仍然有一部分工作會使用效能比較低的 LP E-Core 來處理。
但是這次 Panther Lake 處理器在這邊做出了一些改變，由於將 E-Core 整合到 Compute Tile 中，所以在這次 Panther Lake 處理器的 Thread Director 中，會將大部分工作交給 E-Core 來進行，只有在超出 E-Core 負載的時候才會轉向 P-Core，這樣的好處是在有限的電力供應下，可以將更多的電源供給給 GPU，提供更高的畫面顯示幀率，並且透過提高時脈後的 E-Core 核心以及共享的 L3 記憶體，來減少由 E-Core 替代 P-Core 的效能損失（畢竟在遊戲中還是 GPU 的效能比較重要）。另外這次 Intel 在 Panther Lake 處理器上導入了 Graphics Intelligence Bias Control 設計，可以讓 GPU 有更長的時間發揮其 100% 的效能（這個在 GPU 篇會談到）
接著談到電源控制與管理軟體的部分，基本上在電腦中的電源控制軟體可以分為幾層，從基礎開始的 Intel SoC 電源管理，上一層則是平台（作業系統）的電源控制，最上層則是 OEM 廠商所設計的使用模式選擇（像是微星 MSI Center 或是華碩 My ASUS 軟體中提供的使用模式），基本上也分別對應了 Intel Thread Director 以及作業系統的排程控制設計。
而 Intel 在這部分也提供了 OEM 廠商自己調整電源供應策略的選項，透過 Intel 動態調整工具（Intel dynamic tuning utility，IDTU）以及微軟作業系統端的 PPM，可以讓 OEM 廠商設計更獨特的電源／性能調整模式，做出比 Windows 內建電源模式更細緻的調整選項，而這些調整後的資訊就會回到上面的 Thread Director，對處理器的運作模式進行最佳化調整。
既然提到了作業系統的 PPM 設計，也就一併來看一下這次 Panther Lake 處理器在這部分的改變，在過去的作業系統中可以看到電源調整模式的滑動選項，可以在最佳電池使用時間、最佳效能模式，以及中間選項中選擇，除了需要使用者自己進行調整外，模式也固定。
而這次 Intel 在 Panther Lake 處理器中加入了一個 Intel Experience Optimizer（智慧體驗最佳化，IXO）功能，整合在上面所說的 Intel 動態調整工具中，會依照裝置的當下使用狀態自動進行電源模式的調整，無需使用者自行設定。Rajshree Chabukswar 也表示透過這個設計，Panther Lake 也縮短了使用 AC 電源（插電）以及 DC 電源（電池）間的效能差異。
而這張投影片也展示了傳統電源管理模式（設定在平衡狀態）跟開啟 IXO 模式後的效能差異，在 UL Procyon Office 辦公室生產力效能以及 CineBench 2024 測試中，開啟 IXO 模式下有 19% 的效能提升。
最後來總結一下這次 Panther Lake 處理器在 Compute Tile 上所做的改變，包括在軟體層面跟平台上做出更緊密的合作設計，並且針對運作排程部分針對 Thread Director 進行最佳化，硬體採用兩種不同的混合核心配置以及採用 18A 製成的核心架構等等。
接下來陳拔還會對這次 Panther Lake 處理器的 XPU（GPU／NPU）部份進行介紹，請大家繼續看下去囉。
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